两点应变测量法和岩石力—凿深特性的实验研究

岩石的力—凿深特性是冲击钻进波动力学研究的一个重要边界条件和基本参量,利用两点测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究,并考虑了钻头端部变截面和凿入速度对力—凿深特性的影响,运用最小二乘法的曲面拟合,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值,并在实验的基础上综合得到粘弹性类型岩石,即泰山花岗岩力 凿深特性的一般模式.     

两点应变测量法和岩石力--凿深特性的实验研究

岩石的力—凿深特性是冲击钻进波动力学研究的一个重要边界条件和基本参量,利用两点测量法对岩石的动态凿入特性进行实验研究,并考虑了钻头端部变截面和凿入速度对力—凿深特性的影响,运用最小二乘法的曲面拟合,得出了更为精确的凿入系数和粘度系数值,并在实验的基础上综合得到粘弹性类型岩石,即泰山花岗岩力 凿深特性的一般模式.     

材料和构件在循环冲击载荷下的变形断裂研究

本综合归纳了材料和构件在循环冲击载荷下的变形，断裂规律机理研究成果，指出材料的变形具有多系滑移难于进行，应变不均匀性大和塑性有集中在冲击接触点的特点；材料断裂过程为裂纹萌生扩展和最后断裂过程，组织及实验条件对材料断鲜明有较大影响。冲击载荷引起的冲击应力波动态效应，体积效应，缺口效应加载点位置效应对构件的寿命有很大的影响。     

双圆弧齿轮传动啮入冲击的计算与分析

本文推导出计算双圆弧齿轮受载后的啮入啮合点的公式，使用逐步逼近法求得超前啮合角，并用FORTRA语言设计的呛入冲击分析计算程序，确定了改善啮入冲击准则，实现低噪声双圆弧齿轮传动。     

流-固冲击载荷作用下圆柱薄壳的动力屈曲研究

研究流-固冲击载荷作用下的圆柱薄壳动力屈曲问题。运动方程采用Karman-Donnell运动方程,本构关系采用增量理论,借助增量数值计算方法对Karman-Donnell运动方程进行求解。结果表明：均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击过程和冲击性态有较大的影响。讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

冲击荷载下混凝土破坏过程的数值模拟

目的 探究冲击荷载作用下混凝土内部真实的破坏机理以及在不同应变率下混凝土强度随应变率的变化规律.方法 基于离散单元法,采用细观二维梁-颗粒模型BPM(Beam-Particle Mode in Two Dimensions)模拟了三种不同应变率下混凝土材料的动态响应.结果 从混凝土破坏图形可以看出.冲击荷载下混凝土的破坏过程实际上是混凝土内部的原生裂纹的激发、扩展、贯通直至整体结构的破坏.从混凝土应力-应变曲线可以看出.混凝土是率敏感性材料,其峰值应力和应变均随应变率的提高而增大.结论 模拟结果和试验结果在达到峰值应力前的曲线基本吻合,说明梁-颗粒模型可以用来模拟混凝土在冲击荷载下的动态破坏,其结果是可靠和准确的.     

复杂应力条件下岩石的拉剪变形及破坏准则研究

根据不同围压条件下的粉细砂岩三轴压缩全程试验,分析了围压对砂岩峰值强度和破坏方式的影响,研究了压缩过程中砂岩的拉、剪变形随围压的变化规律。结果表明:粉细砂岩峰值强度与围压的关系是一条有拐点的折线,围压低于拐点对应的临界围压σ3L时,粉细砂岩的破坏方式仍为剪切破坏,但其强度受到张拉变形影响而低于Coulomb准则的计算值,岩石破裂面与最小主应力夹角大于(45°+φ/2);围压高于σ3L时,粉细砂岩的破坏仅受剪切变形控制,张拉变形对强度的影响可以忽略,岩石进入完全剪切破坏状态,破裂面角度与(45°+φ/2)吻合。在此基础上,提出了反应砂岩破坏过程中张拉应变和剪切应变相互关系的指标值ft/fγ,并据此推导了砂岩在不同围压下的强度准则,与实际情况较为吻合。     

岩石节理压剪破坏的数值分析

基于分形几何理论，采用Weiemtrass-Mandelbrot函数生成不同分维的分形曲线模拟岩石节理不同的粗糙度。运用ANSYS软件对分形节理在压剪荷栽作用下的应力场及位移场进行了数值模拟，分析了节理主应力及位移与分形维数的关系，在此基础上讨论了节理的分形维数对节理破坏失稳的影响。数值分析结果与已有的实验结果相吻合。     

不同受力状态下岩石破坏过程次声信号特征

采用室内试验方法,分别开展了岩石在压缩、剪切和拉伸状态下的破坏试验,利用高灵敏度的次声信号采集设备同步采集岩石破坏过程中的次声信号,对不同受力状态下岩石次声信号的特征差异进行了研究。结果表明:在压缩状态下,岩石次声信号发射主要在弹性和塑性变形阶段,次声信号的峰值频率在7 Hz左右,在岩石临近破坏前,次声信号振幅和频率范围均有所增加;在剪切状态下,次声信号主要集中在峰值后应力逐步下降的阶段,信号功率分布集中程度较压缩试件略低,峰值频率在8 Hz左右;在拉伸状态下,试件加载初始阶段便有次声信号发生,次声信号频率通常存在高、低两个中心,其中低频与压缩试件接近,高频则高出3 Hz,拉伸试件内部裂隙的萌生和发展较压缩和剪切状态下更为迅速、有序,随着试件内部裂隙的发展,次声信号频率逐渐升高。以上特征的发现为不同受力状态下次声信号的识别以及岩体灾变预测提供了依据。     

隧洞围岩在超载和卸载状态下的破坏模式

围岩破坏模式分析是地下工程围岩稳定性分析、控制和支护设计的基础.围岩开挖是一个径向应力减小、轴向应力增大的复杂加卸载过程,当前常采用超载试验研究隧洞围岩的破坏模式.围岩的应力路径是影响其破坏模式的重要因素,而超载试验的围岩应力路径不同于加轴压、卸围压路径.为对比隧洞围岩在不同应力状态下的破坏模式,利用WE–600B型液...     

土工布环向约束球形鼓胀变形及破坏特性分析

对于库底采用复合土工膜水平防渗的平原水库,复合土工膜局部可能会出现气胀甚至胀破现象,从而引起库水渗漏问题。复合土工膜一般由土工膜和土工布组成,其中土工布发挥保护和加强作用,对复合材料的鼓胀变形有着重要影响。本文将土工布的气胀现象简化为环向约束球形鼓胀变形模型,采用土工布下放置薄膜垫层的方法进行土工布的球形鼓胀变形试验,文中分析了土工布变形特征,借助于显微镜着重研究了土工布鼓胀变形过程中纤维结构变化的过程和胀破机理,得出结论： ①土工布的鼓胀压力~鼓胀高度曲线表现为近似线性变形特征,而张应力~应变曲线近似表现为塑性变形特征,可分为线弹性、屈服、强化和胀破拉断阶段四个阶段;相应于土工膜而言,相同条件下土工布具有较小的鼓胀变形和较高鼓胀压力、张应力,说明土工布不仅对土工膜具有一定的保护、反滤作用,更能够提高膜布复合材料鼓胀变形的安全性。②土工布鼓胀变形形状为球形,一般在冠顶处出现破坏撕裂点,撕裂点进一步扩展形成纺锤形撕裂破坏;微观结构分析表明针刺短纤维形成的缠结点具有一定的缠结力,缠结点之间的纤维具有一定的拉伸强度,缠结点缠结力逐渐失效和纤维断裂是是土工布鼓胀变形破坏的主要原因。③土工布单位面积质量越大,纤维和缠结点的数量越大,土工布承受的鼓胀压力和张应力越大,抵抗变形的能力越强,胀破撕裂长度越小。研究成果对于分析膜上土工布对土工膜鼓胀变形强度的贡献具有一定的实际意义。     

煤卸荷过程中声发射特征及综合破坏前兆分析（研究生论坛稿件）

为探究煤破坏全过程的声发射（Acoustic Emission,简称AE）特征及破坏前兆信息,利用MTS815岩石力学试验系统和PCI-2型声发射监测系统,对不同初始围压下煤样的卸荷破坏进行声发射试验,得到了煤在卸荷过程中AE特征的围压效应及基于声发射的多参数综合破坏前兆信息。结果表明：煤的承载能力随着初始围压的上升明显提高;煤在变形破坏过程中的AE时序参数、空间分布演化特征和振幅分布均与其所处力学状态契合良好,部分AE参数在煤样变形破坏过程中产生明显突变：AE空间分布演化的两次突变点对应的应力水平分别为55%和80%,能量率的突变点对应的应力水平为87%,振铃计数率的突变点大致对应其峰值应力,振幅和b值的峰值分别对应峰后89%和78%左右的应力水平;根据突变点对应变形破坏阶段的不同,将其综合分为四组,作为煤卸荷破坏的前兆信息,为采用AE监测技术预防开挖过程中的动力灾害事故提供参考。     

气动矛动力学分析及仿真

对非开挖设备－气动矛进行动力学分析，建立数学模型；运用电子计算机程序模拟的方法深入研究气动矛内部工作的动力过程。     

三轴加卸载下花岗岩脆性破坏及应力跌落规律

基于2种卸荷应力路径和常规三轴压缩试验,研究了加卸载条件下花岗岩的变形破坏及应力脆性跌落特征。卸荷条件下岩石变形主要是向卸荷（主）方向回弹或拉伸变形为主,而非或次卸荷方向的塑性变形很小,峰后应力应变曲线呈现明显的脆性特征。而加载条件下岩石以轴向压缩变形为主,且压缩塑性变形随围压增大而增大;卸荷条件下破坏岩石各种级别的张拉裂缝较多,张裂面一般垂直于卸荷主方向,高初始围压时双向卸荷甚至在次卸荷方向也可产生环形张拉裂缝。破坏围压较高时破裂面剪性特征相对明显,但剪性裂面一般追踪张性破裂面发展而成,并在剪切面两侧发育较多微张裂缝。而相对较高围压下常规三轴压缩岩石一般为剪切破坏,张性裂缝很少;常规三轴压缩岩石的应力脆性跌落系数随围压的增大而增大,而在卸荷条件下却随初始围压的增大而减小。相同初始围压时,卸荷条件下比加载时的应力脆性跌落系数小得多,方案Ⅱ在初始围压达到30 MPa时甚至出现负值,应力脆性跌落系数R依次为：RⅢ〉RⅠ〉RⅡ。     

支护阻力对不同岩性围岩变形的控制作用

在理论分析和数值计算的基础上,研究了不同岩性条件下支护阻力对围岩变形的作用和机理。阐述了硬岩巷道中支护要是控制塑性区的范围,软岩道中支护阻力提供围压,影响周力岩体的软化笥,遏制围岩破碎区的发展,从而控制围岩的变形。结果表明,岩性质越差,支护阻力控制围岩变形的作用越大,巷道位移量与支护阻力呈负指数函数关系。     

围岩失稳的灰色预报

结合非线性回归分析,用灰色系统理论分析围岩稳定性,提出了围岩失稳的必要条件和几种提高模型精度的方法,并对围岩的失稳进行灰色预报．初步检验结果表明该方法具有一定的精度和实用价值．